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1、常用元器件(二极管.三极管.电感),天津大学精仪学院实验中心,开始,2020/8/5,精仪学院实验中心,1,二极管,在电子电路中经常用到半导体二极管，它在许多电路中起着重要的作用，是诞生最早的半导体器件之一，其应用非常广泛。常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,2,二极管的分类,1) 按照所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）。 2)按照不同用途，二极管分普通二极管和特殊二极管。特殊二极管又分为整流二极管、稳压二极管、变容二极管、发光二极管、光电二极管、检波二极管、开关二极管等。 3)按照管芯
2、结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,4,光敏二极管,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,5,二极管的标识,二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,6,二极管的导电特性,二极管最重要的特性就是单向导电性。也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电
3、阻极大或无穷大。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。 1）正向特性。 在电子电路中，将二极管的正极接在高电位端，负极接在低电位端，二极管就会导通，这种连接方式，称为正向偏置。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,7,二极管的导电特性,当加在二极管两端的正向电压很小时，二极管仍然不能导通，流过二极管的正向电流十分微弱。只有当正向电压达到某一数值（这一数值称为“门槛电压”，锗管约为0.2V，硅管约为0.6V）以后，二极管才能真正导通。导通后二极管两端的电压基本上保持不变（锗管约为0.3V，硅管约为0.7V），称为二极管的“正向压降”。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,8
4、,二极管的导电特性,2）反向特性。 在电子电路中，二极管正极接在低电位端，负极接在高电位端，此时二极管中几乎没有电流流过，二极管处于截止状态，这种连接方式，称为反向偏置。二极管处于反向偏置时，仍然会有微弱的反向电流流过二极管，称为漏电流。当二极管两端的反向电压增大到某一数值，反向电流会急剧增大，二极管将失去单方向导电特性，这种状态称为二极管的击穿。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,9,晶体二极管的主要参数,1）额定正向工作电流 是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值。常用的IN40014007型锗二极管的额定正向工作电流为1A。 2）最高反向工作电压 加在二极管两端的反向电
5、压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。例如，IN4001二极管反向耐压为50V，IN4007反向耐压为1000V。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,10,晶体二极管的主要参数,3）反向电流 反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。反向电流与温度有着密切的关系，大约温度每升高10，反向电流增大一倍。一般硅二极管比锗二极管在高温下具有较好的稳定性。 4）最高工作频率 二极管能承受的最高频率。通过PN结交流电频率高于此值，二极管接不能正常工作。,继续,2020/8
6、/5,精仪学院实验中心,11,二极管的应用,二极管类型不同，主要参数不同，使用场合不同。点接触型二极管由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于小电流电路。因为接触点小，所以极间电容量也很小，故适用于高频电路检波。 面接触型二极管与点接触型二极管相反，面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），但极间电容量大，因此不能用于高频电路，而主要用做整流。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,12,二极管的应用,平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。 1）整流二极管 利用二极管单向导
7、电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。 2）开关元件 开关二极管是一种高频管，在电路中是工作在开关状态的。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,13,二极管的应用,3）限幅元件 二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。 4）继流二极管 在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,14,二极管的应用,5）检波二极管 检波二极管的主要作用是把高频信号中的低频信号检出来。 6）变容二极管 变容二极管大都用在高频电路中，
8、其结电容随着反向电压的增大而减小。 7）稳压二极管 稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性，在电路中将其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,15,二极管的应用,8） 光电二极管及光电三极管 光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。在其外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换。 9）发光二极管 发光二极管是一种把电能变成光能的半导体器件。在电子仪表中常用作显示、状体信息指示等。其正向工作电压一般在1.5V至3V，允许通过的电流为2mA至20mA，正向导通时发光 。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,16,晶体二极管
9、的极性判别,使用数字万用表“二极管”档，将万用表的红表笔接二极管的一极，黑(COM)表笔接另一极。在测得正向压降值小的情况下，红表笔(表内电池的正极)所接的是正极，黑表笔所接是负极。 一般，所显示的二极管正向压降：硅二极管为0.550.700V，锗二极管为0.150-0.300V。若显示 “0000”，说明管子已短路。若显示“过载”，说明二极管内部开路或处于反向状态(可对调表笔再测)。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,17,晶体三极管,晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。晶体三极管在电路中对信号具有放大作用和开关作用。 晶体三极管分类 按导电类型
10、分NPN型三极管和PNP型三极管这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补 按频率分高频三极管和低频三极管， 按功率分大功率、中功率、小功率三极管等,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,18,不同类型三极管,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,19,晶体三极管的主要参数,VCBO 、 VCEO、 ICM 、 PCM 、hFE、 ICEO VCEO：集、射极击穿电压 hFE：共发射极直流电流放大系数 ：共发射极交流电流放大系数 ICM：集电极最大允许电流 PCM：集电极最大允许耗散功率 ICEO：集电极与发射极间反向饱和电流,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,20,三极管的型号
11、命名,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,21,晶体三极管的极性判别,1）用万用表判别晶体三极管的管脚依据： NPN型三极管基极到发射极、基极到集电极均为PN结正向，PNP型三极管基极到发射极、基极到集电极均为PN结反向， 2）判定基极b 对于功率在1W以下的中、小功率管，用万用表R100或R1k挡测量；对于功率在1W以上的大功率管，用万用表R10或R1挡测量。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,22,晶体三极管的极性判别,如果用万用表R100或R1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极，均测得低阻值时，则第
12、一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为PNP型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为NPN型管。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,23,晶体三极管的极性判别,3）判定集电极c和发射极e (以PNP为例)将万用表置于R100或R1K挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。,继续,2
13、020/8/5,精仪学院实验中心,24,晶体三极管的选用,1）ICEO的增大将直接影响管子工作的稳定性，所以在使用中应尽量选用ICEO小的管子。 2）在开关电路工作中要考虑三极管的开关特性。一般NPN型三极管VBE 约为0.7V， PNP型三极管VBE约为0.2至0.3V。 3）在使用中防止电流电压超出最大值，也不许有两项参数同时到达极限。管子的基本参数相同就能替换，性能高的可代替性能低的。但是一般硅管、锗管不能替换。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,25,电感,电感也是一种储能元件。电感元件是电感、互感及变压器的总称。电感通常指空心线圈或磁芯线圈。电感在电路中可与电容组成振荡电路，
14、也用于能量转换等。 电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。为了增加电感量，提高品质因数和减少体积，通常在线圈中加入软磁性材料的磁芯 。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,26,电感特性,电感的特性是通直流阻交流 直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小； 交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，交流频率越高，线圈阻抗越大，其对交流信号的阻碍作用称为感抗，感抗与交流信号的频率和电感量有关，表示为 XL=2fL (f表示交流信号的频率，L表示电感量),继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,27,电
15、感分类、参数,按结构分为空芯电感和磁芯电感。 按电感量是否可调分为固定电感、可调电感、微调电感。 电感主要特性参数有： 电感量L、品质因数Q、额定电流、固有电容,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,28,扁平电感、同方向电感、色码电感、贴片高频变压器、磁棒电感、环形线圈,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,29,电感的选用,使用电感时，电流不能超过额定电流，否则可能损坏电感。 电感的类型不同，结构形状不同，其特点与应用也不同。 在选择电感器要明确使用频率范围，铁芯线圈只能用于低频；一般铁氧体线圈、空芯线圈用于高频。 线圈是磁感应元件，它对周围的电感元件有影响，必要时可在电感元件上加
16、屏蔽罩。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,30,电感标识,电感标识有直标法、色标法和数值码表示法。 （1）色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1H（误差5%）的电感。 （2）直标法：指在小型固定电感器的外壳上直接用文字标出电感器的主要参数。其中额定电流常用字母标注。 （3）数值码表示法：用三位数字，前两位表示电感值的有效数字，第三位数字表示0的个数，小数点用R表示，单位为H。例如：151表示150H 2R7表示2.7H R36表示0.36H,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,31,电感器质量的判别,用万用表的电阻挡测量电感器阻值的大小。若被测电感器阻值为零，说明电感器内部绕组有短路性故障。注意测量前万用表要先调零。 若被测电感器阻值为无穷大，说明电感器内部绕组或引出脚与绕组接点处发生了断路性故障。,继续,2020/8/5,精仪学院实验中心,32,END,
